浅论防冻泵送剂在预拌混凝土搅拌站中的应用

杨俊华

摘要：本文介绍了由于目前防冻泵送剂没有明确统一的标准引发的一些问题，并根据多年生产及工程实践，提出了相应的对策。

关键词：防冻泵送剂；质量标准；对策；进场检验；结晶；应用；养护

Abstract: This paper introduces the present due to antifreeze pump no unified standard caused some problems, and according to many years of production and engineering practice, put forward corresponding countermeasure.

Key words: antifreeze pump; quality standard; countermeasure; receiving inspection; crystallization; application; maintenance

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1前言

目前，随着土建工程的发展，在我国北方地区冬季混凝土施工较为普遍。我省每年有3-4个月时间里处于冬季负温施工，保温和加热措施在工程应用中不是很方便，而混凝土防冻泵送剂即可以赋予混凝土良好的可泵性，还可以使混凝土具有良好的防冻性能，因此，在混凝土冬季施工中占有相当重要的位置。在冬季施工时，由于混凝土养护温度低，极易遭受冻害而造成强度损失和耐久性下降。混凝土受冻害大致分为三种情况：新浇注混凝土受冻；混凝土早期受冻害；硬化混凝土受冻害（混凝土耐久性下降）。在冬季施工中最易碰到的是前两种。所以防止混凝土早期冻害是冬季施工需要解决的一个重要课题。在近几年的冬季施工中，国内外技术人员多采用掺防冻剂的负温混凝土方法代替电热法和综合蓄热法施工，取得了良好的技术经济效益，在我省掺用防冻泵送剂的方法也得到了普遍采用。但目前就混凝土防冻泵送剂应用技术而言，尚有许多关键问题未得到圆满解决。本文针对防冻泵送剂在混凝土工程实践中有争议的应用技术论题以及从业者关心的几个技术问题 ，进行了研究和探讨，供工程界相关人员参考、商榷。

2防冻泵送剂不同组分的作用机理介绍

下面首先以目前山东地区商品混凝土公司广泛应用的NaNO2型防冻泵送剂做一下简要介绍：NaNO2型防冻泵送剂是由防冻、早强、减水、引气等成分组成，其中减水组分（奈璜酸盐甲醛缩合物或氨基璜酸盐甲醛缩合物等）和NaNO2是主剂，减水组分的主要作用是减水泵送，NaNO2起防冻和阻锈作用，组分中的CaCl2（或Na Cl2）和Na2SO4起早强作用，同时CaCl2（或Na Cl2）还可以起到增大防冻液的浓度，降低液相水冰点的作用。同时在天冷的时候可能还会加入三乙醇胺作为早强组分以促进混凝土早期强度的提高。减水组分可以使拌合物用水量减少，使水胶比降低，混凝土强度提高。同时用水量的减少也降低了冰冻作用的破坏，提高了混凝土在负温中的防冻能力。

3 关于防冻泵送剂无统一质量标准的问题

目前冬期施工中，已有相当数量的大流动度的负温防冻剂混凝土替代了原有的低塑性防冻剂混凝土。防冻泵送剂的使用环境严酷苛刻（在负温下进行泵送施工），故其本身是一种技术含量很高的外加剂，但其问世时间并不长，许多人对其并不是十分了解，总以为防冻泵送剂就是在泵送剂中掺加防冻剂即可，致使在混凝土生产应用中出现了很多的问题。由于防冻泵送剂尚无明确的检验标准，甚至连 “三北”地区各省市也没有发布过地方标准，这就给防冻泵送剂的生产使用和质量评价带来了困难。

目前已有的JC475《混凝土防冻剂》和JC473《混凝土泵送剂》两部行业标准正在实施，但很显然，单独依据JC475和JC473（即分别将防冻泵送剂视为防冻剂和泵送剂）对防冻泵送剂进行检测是不合理的[1]．因为JC475要求基准混凝土和受检混凝土的坍落度均为8±1cm,而防冻泵送剂除具有防冻组分外还具有较防冻剂更高的减水率,故达到这一坍落度时掺加防冻剂的受检混凝土具有更低的水灰比,其防冻性能自然应该比纯防冻剂混凝土更好,所以既然敢称为防冻泵送剂,其性能指标自然很容易满足JC475的要求.但实际工程中防冻泵送剂要赋予混凝土可泵性(水灰比可能要比SL=8±1cm 时大很多),在大坍落度下掺防冻泵送剂的混凝土能否还具有合格的防冻性能便不得而知.同样，JC473中的基准混凝土和受检混凝土是在正温下进行性能检测的，所以防冻泵送剂即使满足这一标准要求，在保持可泵性的前提下能否赋予混凝土合格的防冻性能也不得而知。

解决办法：

目前较为现实的举措是先组织力量制定适合山东地区特点的地方标准，以确保本地区冬季施工的质量和安全，有了地方标准，便可以为防冻泵送剂的生产和应用提供技术依据，也可有效的指导和约束外加剂企业的生产活动，杜绝假冒伪劣。那么是否可以利用这两部标准对防冻泵送剂进行性能评定呢？我们认为如果检测方案设计适当，这两部标准还是很有参考价值的，尤其是目前尚无防冻泵送剂的统一标准，利用这两部标准对防冻泵送剂进行性能评定似乎更显得具有权威性．我们结合实际操作，认为检测方案应该进行如下设计：

1）匀质性以JC473和JC475中偏于严格的指标要求为准。

2）为适应大坍落度的技术要求，混凝土配合比设计按照JC473要求进行。

3）混凝土拌合物性能：

常压泌水率、压力泌水率、含气量、凝结时间差等项目中基准混凝土和受检混凝土坍落度分别按JC473中的SL=18±1cm 。其中含气量限定范围取JC475和JC473的共有范围，即一等品取2.5-4.5,合格品为2.0-5.5;凝结时间差可适当放宽至(-180~+180)min,其它各项指标取偏严格者.

4）受检混凝土RCA、Ｒ-7、R-7+28、R-7+56 强度均以SL=18±1cm 时为准，RCA则取基准混凝土SL=8±1cm时的标养28天强度。

4 搅拌站对防冻泵送剂的进场检验方法的问题

防冻泵送剂与水泥、粉煤灰和矿碴粉等胶凝材料之间存在适应性问题。最常见的不适应表现在对混凝土工作性的影响上,如达不到应有的减水率使混凝土坍落度不够、超过应有的减水率或保水性不佳使混凝土离析泌水、混凝土坍落度保留性能达不到要求等。因此,搅拌站需要经常检测防冻泵送外加剂与胶凝材料之间的适应性,对这类外加剂的进场检验也主要是适应性检验。

目前,搅拌站对防冻泵送剂的进场检验方法主要有比重检测、含固量检测、水泥净浆流动度检测和混凝土坍落扩展度检测以及砂浆坍落扩展度[2]等方法,这些方法各有优缺点。根据德州地区防冻泵送剂品种多，质量参差不齐且质量波动较大的特点，结合笔者多年的实践经验认为：目前德州市预拌混凝土公司对混凝土防冻泵送剂的进场检验应以比重检测辅助混凝土坍落度检测。比重反映外加剂的固体含量的变化；有条件的搅拌站可能有时会检测液体外加剂的含固量。但因为它测定的是固体含量,并不能测出固体的成分。另外,要精确测定含固量需要时间较长,这对于进场检验来说是不可接受的； 水泥净浆流动度试验因其具有省时、省料和简捷的特点，曾经在2002年左右被德州市大多数搅拌站用于外加剂的进场检验。但是,由于新拌水泥浆与新拌混凝土组成之间的明显差异以及试验用水泥性能的不稳定，两者试验规律经常不一致。水泥净浆试验结果有时难以指导混凝土的试配和生产,甚至误导。因此,这种方法目前不适于一般商品砼站防冻泵送剂的进场检验；砂浆坍落扩展度的方法笔者也曾经试用过，感觉可操作性也不是很好。而传统的混凝土坍落度试验方法因其简单易行等优点而被目前被德州市预拌混凝土企业广泛采用。虽然有费时、费力、费料等缺陷，但对于目前含有部分来料加工的德州市预拌混凝土行业还是很适用的。

5 防冻泵送剂的结晶（沉淀）问题

含有奈系高效减水剂的液态防冻泵送剂在低温季节里常发生沉淀发粘，有结晶物析出，这在冬季施工时搅拌站非常普遍。结晶（沉淀）物的产生，一是会堵塞输送管道，严重影响了商品混凝土搅拌站生产的正常进行。其次，由于结晶（沉淀）物的沉积于盛装液态泵送剂容器的底部，不能利用，使液态泵送剂的有效使用量降低，从而增加了商品混凝土的生产成本。

解决办法：

（1）搅拌站使用高浓奈系高效减水剂（NaSO4含量低）复配的防冻泵送剂，但这样无疑会大幅度会提高防冻泵送剂的成本，同时也会提高混凝土的生产成本。因为目前山东市场上高浓高效减水剂比低浓高效减水剂售价高出许多。因此该方法虽然能解决沉淀（结晶）问题，但不宜提倡。

使液态防冻泵送剂处于稍高的温度下，以减少硫酸钠的结晶物（增加其溶解度）。通过在搅拌站对盛装液态外加剂的容器进行封闭保温并设加热装置，同时对容器进行定时搅拌的办法实现。该方法简单易行，非常适用于搅拌站冬期混凝土的生产。

6防冻泵送剂在商品混凝土中应用存在的问题

目前山东市场上的防冻泵送剂掺量一般都是占水泥用量的4%-5%，其中以5%最为普遍。现有防冻泵送剂按水泥重量的掺用方法不科学。根据Powers原理、拉乌尔定律和冰晶结构原理，影响混凝土是否受冻结的因素是防冻组分在液相中的浓度，所以防冻防冻组分的掺加量应该以按水用量计量更为科学。

这种按水泥用量掺加防冻泵送剂的方法虽然使用起来非常方便，但对混凝土配合比设计也是非常不合理的[3]，因为它没有考虑到混凝土的设计强度等级、水泥品种等的影响。例如，设计强度等级较高的混凝土，因其水泥用量较大，必然产生较高的水化热，能在较短时间内达到抗冻临界强度，理应降低混凝土防冻组分的用量才对。但为了达到要求的减水泵送效果，我们又不得不增大防冻泵送剂的用量，这样不仅造成了浪费，导致工程成本增加，有时还会延长混凝土的凝结时间，易造成钢筋锈蚀等，而且对混凝土由负温度养护转入正温度养护的后期强度增长也十分不利。

解决措施：

有条件的预拌混凝土企业可以分别掺用防冻剂和泵送剂。但双掺防冻剂和泵送剂时一定要经过大量的试验验证，通过多方位、多角度相关内容的性能试验，以确定其最佳效果，而不能想当然得随意双掺，否则可能会酿成严重事故。因为我们通过大量的试验证明：只要双掺得当，其作用是单一 作用的叠加，或者超过单一作用的总合，反之，可能会相互抵消。

另外商品混凝土公司采用此方法时，一定要注意加强对外加剂系统特别是泵送剂储罐的保温加热措施，以防低温结晶导致泵送剂无法使用。

7、掺加防冻泵送剂负温混凝土的养护问题

混凝土在冬季施工中采用负温法掺用防冻剂的目的主要是为了防止混凝土的冻害，使浇注的混凝土能在负温下继续硬化，从而达到设计要求的强度。然而有些工程在施工中虽然按要求使用了防冻泵送剂，但还是出现了冻害现象。究其原因，防冻泵送剂的应用是有其使用方法和条件的。有些施工人员盲目的认为既然是防冻泵送混凝土，那么本身混凝土就应该防冻，不需再采取保温养护等措施。这样就造成了混凝土浇筑完成后不久即发生冻害，甚至造成质量事故。

解决办法：

应加强对混凝土生产企业和建筑施工企业技术和管理人员的冬期施工技术培训，提高人员素质，为冬期混凝土施工提供技术保证。让施工人员充分了解：凡是冬季施工的混凝土，除防冻泵送剂的作用外，同时必须采用草包、塑料膜覆盖等防冻措施。

（1）掺防冻泵送剂混凝土的养护，首先应符合下列规定：

1）在负温条件下养护，不得浇水，混凝土浇筑后，应立即用塑料膜及保温材料覆盖，严寒地区更应加强保温措施。

2）初期养护温度不得低于规定温度。

3）当混凝土温度降到规定温度时，混凝土强度必须达到抗冻临界强度；当最低气温不低于-10℃时，混凝土抗压强度不得小于3.5Mpa。

4）拆模后混凝土的表面温度与环境温度之差大于20℃时，应采用保温材料覆盖养护。

凡是冬季施工的混凝土，除防冻泵送剂的作用外，同时必须采用草包、塑料膜覆盖等防冻措施。

（2） 确保混凝土浇筑后的收头质量

应妥善排除浇注过程中的泌水，初凝前完成抹平工作，终凝前完成压光，随即用薄膜、草袋等覆盖养护。关键是防止浇注后当晚受冻（尤其是低标号混凝土）。养护的目的之一是使混凝土浇注后有一天以上的正温硬化环境，获得防止冻害的早期强度。

防止冬季施工硬化混凝土失水过多

干燥对冬季施工硬化混凝土的破坏是不可忽视的因素。沈阳建工学院张巨松等认为：水分迁移是混凝土早期冻害的一个原因以外，干燥也对早期冻害起一定作用[4]。2000-2002年三年冬季施工生产的试验数据完全验证了上述观点 。为优化德州地区冬期混凝土的施工技术，通过试验探讨冬期混凝土强度增长规律，2000年开始参与进行了冬期混凝土强度增长规律的试验，试验结果表明：套袋（塑料袋密封）同条件养护的试件后期强度明显高于自然养护条件下的试件。冬期在冰冻、干燥、多风等条件的影响下，养护过程防止干燥失水就显的尤为重要，因此应引起足够重视。

含有大量引气成分的防冻泵送剂不能采取蒸汽养护方法

含有大量引起成分的防冻泵送剂不能采取蒸汽养护方法，应采用负温法养护。采用蒸汽养护不但降低它的强度，而且还降低它的耐久性。

8 结束语

防冻泵送剂对于山东地区冬季负温施工具有重要意义.在防冻泵送剂应用中出现的问题,即受到技术、认识的制约，同时也受到社会因素的制约。只有坚持科学精神，按客观规律办事，从工程实践中总结经验，才能不断提高防冻泵送剂的生产应用水平。同时，应加强对混凝土生产企业和建筑施工企业技术和管理人员的冬期施工技术培训，提高人员素质，为冬期混凝土施工提供技术保证，以促进建设工程冬期施工的健康发展。

参考文献：

[1] 吕宝玉，单大力，赵霄龙.有关防冻泵送剂的若干思考. 混凝土,2002,(9):14-16

[2]张维超，等.搅拌站对泵送型外加剂进场检验方法的探讨.商品混凝土,2007,(2)

[3] 阮炯正. 如何确定混凝土防冻剂的掺量. 混凝土,2001,(1)；:29-31

[4]混凝土早期预养受冻破坏机理的探讨 混凝土 1998（4）：45-50